[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 07G'"=  
Tq,dlDDOR  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 TR9dpt+T  
'F^1)Ga$  
1. 线栅偏振片的原理 skF}_  
s]pNT1,  
2. 建模任务 g'NR\<6A  

o|APsQE  
g f<vQb|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @!*I mN
MI  
 偏振元件的重要特性： Z3f}'vr  
 偏振对比度 ZU;nXqjc  
 透射率 [$@EQ]tt/  
 效率一致性 GO3KKuQ=  
 线格结构的应用(金属) $lg{J$ h8  
qb$M.-\ne  
3. 建模任务： h\4enu9[RL  
U U3o(Yq  
4. 建模任务：仿真参数 '>GPk5Nq77  
JvF0s}#4  
偏振片#1: w&*oWI$i  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 A&{eC C  
 高透过率(最大化) EKUiX#p:M  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 13A~."b  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (gUVZeVFP  
偏振片#2: M63t4; 0A  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 U2 Cmf  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 A]MX^eY  
 光栅周期：100nm IeAi'  
 光栅材料：钨 Nv=&gOy=  
&
kQj)  
5. 偏振片特性 Qx8O&C?Ti  
h>A~yDT[  
 偏振对比度：(要求至少50:1) !1#=j;N`  
w3M F62:  
F.AP)`6+*  
4veXg/l  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) G[]h1f!  
>VJ"e`  
,U>G$G^  
1aezlDc*  
6. 二维光栅结构的建模 7>3+]njw  

aZmac'cz{  
4JL]?75  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 u179!  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 VuuF _y;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \)cbg#v  
jpZ 7p;  
S_;m+Ytg  
'`&b1Rc  
7. 偏振敏感光栅的分析 Fnuheb'&m  

m,Mg  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 j07b!j:"\}  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) QG5c>Q  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ]'<"qY  
8. 利用参数优化器进行优化 A~;+P  

EJ(z]M`f  

#<vzQ\~Y  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 IO"q4(&;P4  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 V]/$ dJ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ~JB4s%&  
 #1:最佳的优化函数@193nm %-an\.a.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 6%&DJBU!  
< Q6  
9. 优化@193nm 5>-~!Mg1  
7b(r'b@N  
 初始参数： B %  
 光栅高度：80nm Z& bIjp  
 占空比：40% :`S\p[5  
 参数范围： jWK>=|)=c  
 光栅高度：50nm—150nm [6%y RQ_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) kQ|phtbI  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~I@ %ysR  
k;HI-v  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 kZ=yb-~  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ,S1'SCwVdJ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 BX2}ar  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 e'~<uN>
 
%V92q0XW  
10. 优化@193nm结果 } A}Vd:#  
+u3vKzD  
 优化结果： k>#-NPU$  
 光栅高度：124.2nm d6A+pa'2  
 占空比：31.6% |%j7Es  
 Ex透过率：43.1% &&Otj-n5  
 偏振度：50.0 @e+qe9A|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ZBjb f_M:  
>(W\Eh{J  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,PX7}//X^  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 l?KP/0`  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 z=TuUl@  
Se[>z(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 T/q*k)IoR  
C+0BV~7J<<  
.19_EQ>+  
 初始参数： UM. Se(kS  
 光栅高度：80nm o'ZW  
 占空比：40% D\ P-|}  
 参数范围： -_

f-j  
 光栅高度：50nm—150nm 2K2_
-  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) XW*d\vDun  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% aK8X,1g%)  
c/,B?  
 优化结果： l(~NpT{=V  
 光栅高度：101.8nm :D:J_{HJ  
 占空比：20.9% 8zpTCae^=7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Wbi12{C  
 偏振对比度：50.0 XpdjWLO]C<  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 Y~UWUF%aK  
dbfI!4  
12. 结论 #ihHAiy3  
`Wu.wx  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) [UB]vPXm$  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 ]GzfU'fOn|  
(如Downhill-Simplex-algorithm) VB~Do?]*k%  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 BsYJIKfW  
-V:7j8  
UL3u2g;d  
QQ：2987619807 w=ZK=@